Основи неорганічної хімії. Ступінь окислювання
Ступінь окислення - це умовний заряд атома елемента в молекулі. Дане поняття є фундаментальним в неорганічної хімії, без його розуміння неможливо уявити собі процеси окислювально-відновних реакцій, типів зв'язків в молекулах, хімічні та фізичні властивості елементів. Для того щоб зрозуміти, що таке ступінь окислення, спочатку потрібно розібратися, з чого складається сам атом і як він поводиться при взаємодії із собі подібними.
Як відомо, атом складається з протонів, нейтронів і електронів. Протони й електрони, звані також нуклонами, утворюють позитивно заряджене ядро, навколо нього обертаються негативні електрони. Позитивний заряд ядра врівноважується загальним негативним зарядом електронів. Отже, атом нейтральний.
Кожен електрон володіє певним рівнем енергії, що і визначає близькість його розташування до ядра: чим ближче до ядра - тим менше енергія. Вони розташовані по шарах. Електрони одного шару мають практично однаковий запас енергії і утворюють енергетичний рівень або електронний шар. Електрони на зовнішньому енергетичному рівні не надто сильно пов'язані з ядром, тому вони можуть брати участь у хімічних реакціях. Елементи, що мають на зовнішньому рівні від одного до чотирьох електронів, у хімічних реакціях, як правило, віддають електрони, а ті, що мають п'ять-сім електронів - приймають.
Є також хімічні елементи, звані інертними газами, у яких зовнішній енергетичний рівень містить вісім електронів - максимально можлива кількість. Вони практично не вступають в хімічні реакції. Так от, будь атом прагне «доповнити» свій зовнішній електронний шар до необхідних восьми електронів. Де взяти бракуючі? У інших атомів. У процесі хімічної реакції елемент з більшою електронегативністю «забирає» електрон у елемента з меншою електронегативністю. Електронегативність хімічного елемента залежить від кількості електронів на валентном рівні і сили їх тяжіння до ядра. У елемента, що забрав електрони, загальний негативний заряд стає більше позитивного заряду ядра, а у віддав електрон - навпаки. Наприклад, у сполуці оксиду сірки SO кисень, що має велику електронегативність, забирає у сірки 2 електрони і набуває негативний заряд, в той час як сірка, залишившись без двох електронів, отримує позитивний заряд. У даному випадку ступінь окислювання кисню дорівнює ступеня окислення сірки, взятої з протилежним знаком. Ступінь окислювання записується в правому верхньому куті хімічного елемента. У нашому прикладі це виглядає наступним чином: S+2O-2.
Описаний вище приклад досить спрощений. Насправді зовнішні електрони одного атома ніколи повністю не переходять до іншого, вони лише стають «спільними», отже, ступеня окислення елементів завжди менше позначаються у підручниках.
Але для спрощення розуміння хімічних процесів цим фактом нехтують.